Y kromozomu mikrodelesyonları ve erkek infertilitesi
İnfertilite, korunma yöntemi kullanmadan düzenli cin- sel ilişkiye rağmen bir yıl içerisinde gebelik sağlanama- ması olarak tanımlanmaktadır. Çiftlerin yaklaşık %15’ini etkileyen bu durumun %40–50’sini erkeğe ait nedenler oluşturmaktadır (1,2). Erkek infertilitesinin etiyolojisinde hormonal bozukluklar, ürogenital enfeksiyonlar, cinsel problemler, spermatogenez sürecindeki bozukluklar ve genetik nedenler temel rol oynarlar (3–5). Genetik faktör- ler dört ana başlık altında toplanabilir;
1- Sperm fonksiyonlarını bozan genetik hastalıklar (Primer silier diskinezi, myotonik distrofi, Noonan sendromu, orak hücreli anemi, genetik endokrinopatiler vb).
2- Doğumsal duktus agenezisi yapan kistik fibroz (CFTR) gen mutasyonları.
3- Kromozom anomalileri
4- İzole spermatogenez defekti yapabilen Y kromozom mikrodelesyonları (6,7).
Spermatogenez primordial germ hücrelerinden sperm üretimiyle sonuçlanan kompleks bir süreçtir. Bu süreç- te hem kromozomal seviyede meydana gelen sayısal ve yapısal bozukluklar hem de gen düzeyinde oluşan mu- tasyonlar infertiliteye neden olabilir. Bunların arasında Y kromozomu erkek germ hücrelerinin gelişimi ve devamlı- lığının düzenlenmesinden sorumlu olduğundan temel rol oynar (8).
İnsanda Y kromozomu tüm genomun yaklaşık %2–
3’ünü oluşturur. Kısa kolu Yp ve uzun kolu Yq olarak ad- landırılır. Y kromozomu psödootozomal, heterokromatin ve ökromatin bölgelerden oluşur. Psödootozomal bölge- ler (PARs) Yp’nin (PAR1) ve Yq’nun (PAR2) uç kısımlarında bulunur. Bu bölgeler, mayoz esnasında X kromozomunun psödootozomal bölgeleriyle rekombinasyona girerler.
Psödootozomal bölgede bulunan genler aynı otozomal genler gibi kalıtılır (9). Y kromozomunun çoğunu (%95) rekombinasyona girmeyen bölge (NRY) olarak adlandırı- lan kromozomun heterokromatin ve ökromatin bölgeleri Uzm. Dr. Aysel Kalaycı Yiğin1, Doç. Dr. Ahmet Gökçe2
1İ. Ü. Cerrahpaşa Tıp Fakültesi, Tıbbi Genetik AD
2Sakarya Üniversitesi Tıp Fakültesi, Üroloji AD
oluşturur. Heterokromatin bölge Yq’nun distalinde bulu- nur ve genetik olarak etkisiz kabul edilen bu bölgenin ço- ğunluğunu tekrar dizileri (DYZ1 ve DYZ2) oluşturur. Ökro- matin bölge ise PAR1’in distalinde yer alır ve Yp ve Yq’nun parasentromerik bölgeleri ile sentromer bölgesini oluş- turur (Şekil 1). Cinsiyetin belirlenmesi, gonadoblastom, boy kontrolü ve Turner stigmata ve spermatogenezden sorumlu tüm aktif genler bu bölgede lokalize olmuştur (8).
Y kromozomu Mikrodelesyonları ve Oligo/Azospermi Y kromozomunun kısa kolundaki (Yp) genler (SRY) tes- tis gelişiminde, uzun kolundaki (Yq) genler ise spermato- genezde rol alırlar. Y kromozomunda bulunan bu genlerin mikrodelesyonlarıyla infertilite arasında bağlantılar bulun- maktadır. Y kromozomu mikrodelesyonları ve spermato- genez arasındaki ilişkiyi ilk defa 1976 yılında Tiepolo ve Zuffardi göstermiştir (10). Tiepolo ve Zuffardi 1170 erkek- te yaptıkları karyotip analizi sonucunda 6 azospermik er- kekte Yq’nun distalindeki mikrodelesyonları mikroskobik olarak gözlemlemişlerdir. Altı vakanın ikisinde infertil er- keklerin babalarının normal Y kromozomuna sahip oldu-
Şekil 1. Y kromozomunun yapısı ve gen bölgeleri (31).
126
ERKEK ÜREME SAĞLIĞI
Androloji Bülteni 2016; 18(65): 126–129
Derleme
ğunu ve bu vakalarda delesyonların de novo olduğunu bil- dirmişlerdir. Bu çalışmalarının sonucunda fertilite geni ya da gen bölgelerini Y kromozomu üzerinde bulunan azos- permia factor (AZF) olarak adlandırmışlardır.
AZF mikrodelesyonları non-obstrüktif azospermide
%15, şiddetli oligospermide %5–10 görülür. AZF genle- ri Y kromozomunun uzun kolunda AZFa, AZFb, AZFc ve AZFd bölgelerinde yer almaktadır (11). AZFa bölgesi diğer bölgelerden ayrı bulunmaktadır. AZFb ve AZFc bölgeleri ise, delesyonlarının sonucu fenotipik olarak farklı olmasına rağmen, dizileri Yq bölgesinde çakışır. Bu bölge AZF b/c olarak adlandırılır.
AZFa bölgesi Yq’nun 11.21 bölgesinde, interval 5 ‘te lokalizedir. Bölgenin uzunluğu 1–3 Mb arasındadır. Y kro- mozomunun AZFa bölgesinde yer alan genler spermato- genezde rol oynarlar. AZFa bölgesinin parsiyel delesyon- ları hipospermatogenez ile sonuçlanmaktadır. Komplet delesyonları ise seminifer tubüllerde germ hücre üretimi ve olgunlaşmasını inhibe eder. Bu durumda TESE (Testicu- lar Sperm Extraction) ile olgun sperm elde edilebildiğini bildiren bir çalışma henüz literatürde yoktur. AZFa deles- yonlu hastalardan alınan testis biyopsilerinde Sertoli Cell Only (SCO) sendromu görülür. Ayrıca USP9Y ve DBY gen- lerinin delesyonlarının ise değişken testiküler fenotiple bağlantılı olduğu bildirilmiştir (11–14).
AZFb bölgesi Yq’da interval 5 ve interval 6 arasında yer alır. Bu bölge birkaç sıralı gen kopyasının yanısıra çok kop- yalı gen aileleri de içerir. AZFb bölgesinde yer alan önemli genler arasında RBM (RNA binding motif), CDY (Chromo-
domain Y), XKRY (XK Related Y), EIF1AY (eukaryotic trans- lation initiation factor 1A, Y-linked), RPS4Y2 (Ribosomal protein S4 Y isoform 2) ve SMCY (Selected Mouse cDNA on the Y) sayılabilir. RBM, SMCY ve XKRY genleri Y kromo- zomunun uzun kolunda pek çok kopyaya sahiptir (15,16).
Otuzdan fazla RBM ve pseudogenleri Y kromozomunun her iki kolunda da bulunmaktadır. Bu genler RBM ve SRGY tekrarının 4 kopyasını içeren germ hücre spesifik nüklear proteinler içerirler. RBMY1A1 (RNA binding motif protein, Y-linked, family 1, member A1) geni RBM gen ailesinin bir üyesidir ve erkek germ hücrelerinden eksprese olur (17).
Bu gen mRNA saklanmasında ve spermatogenez sırasında nükleustan taşınmasıyla ilişkilidir. Ayrıca, RBMY1A1 geni- nin değişiklikleri AZFb mikrodelesyonu fenotipte önemli rol oynar (18). AZFb bölgesi delesyonlarına sahip hastalar- da AZFa delesyonlarının aksine normal spermatogonyum ve primer spermatosit oluşumu vardır. Ancak pre-mayotik spermatojenik duraklama ya da SCO sonucunda azosper- mi görülür. Bu nedenle AZFb delesyonlu hastalarda da TESE önerilmemektedir (19).
AZF bölgeleri arasında delesyonlar en sık AZFc bölge- sinde görülmekte ve bunun sonucu olarak hipospermato- genez meydana gelmektedir. AZFc bölgesi delesyonları nonobstruktif azospermili erkeklerde yaklaşık %12 iken, ciddi oligospermisi (sperm sayısı 5 milyondan az) olan erkeklerde ise yaklaşık %6 oranında görülmektedir (20).
AZFc Yq’nun distalinde lokalize olmuştur ve delesyon- ları 6C ile 6E subintervalinde meydana gelir. Bu bölgede lokalize olan 8 ayrı gen ailesi bulunmaktadır. Bunlar; DAZ Şekil 2. Y kromozomu AZFc bölgesi haritası (25).
ERKEK ÜREME SAĞLIĞI
Derleme
127
(Deleted in azoospermia), BPY2 (Testis-specific basic pro- tein Y 2), CDY (Testis-specific chromodomain protein Y), CSPG4LY(chondroitin sulfate proteoglycan 4-like, Y-linked pseudogene 1), GOLGAZLY (Golgi autoantigen, golgi sub- family a2-like,Y-linked 1),TTY3.1 (Testis-Specific Transcript, Y-Linked 3), TTY4.1 ve TTY7.1’dir. Bu genlerden ilk beş tanesi spermatogenezde temel olan proteinleri kodlarlar.
DAZ gen ailesi 4, BPY2 gen ailesi 3 ve CDY gen ailesi ise 2 kopyadan oluşur (21–25). Son yıllarda yapılan çalışmalar Y kromomozumun intrakromozomal rekombinasyonla- rından kaynaklanan ve gr/gr, b1/b3, b2/b3 olarak adlan- dırılan AZFc subdelesyonlarının bulunduğunu göstermiş- tir (25–27) (Şekil 2). İnfertil erkeklerde en sık olarak gr/gr delesyonları %2.1–%12.5 oranında görülmektedir. Gr/gr delesyonlarında DAZ (DAZ1/DAZ2) geninin dört kopya- sından ikisinin ve BPY2 geninin üç kopyasından birinin kay- bı gözlenir ve bu durum spermatojenik yetmezliğe neden olur. B1/b3 ve b2/b3 delesyonlarında ise DAZ geninde iki kopya BPY2 geninden bir ya da iki kopya bulunur (22–25).
AZFd bölgesi son yıllarda ayrı bir gen bölgesi olarak AZFb ve AZFc bölgeleri arasında yer almaktadır. AZFd de- lesyonlu hastalar hafif oligospermisi veya normal sperm
sayısı olmasına rağmen anormal sperm morfolojisine sa- hip olabilirler (28).
Y kromozomu mikrodelesyonlarında genetik danışma Erkek infertilitesine neden olanY kromozomundaki mikrodelesyonların tespiti polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) yöntemi ile kolaylıkla yapılabilmesine rağmen bu mikrodelesyonları düzeltmeye yönelik bir tedavi henüz bulunmamaktadır. Y kromozom mikrodelesyonlarının tes- piti hastaların oligozospermi nedeninin anlaşılmasına ve prognozun belirlenmesine imkan vermektedir. Özellikle AZFa ve AZF b mikrodelesyonlu hastalarda ICSI için TESE ile sperm eldesinin mümkün olmadığının bilinmesi açısın- dan oldukça önemlidir. Ayrıca Y kromozom mikrodeles- yonu olan hastaların eşlerinde tekrarlayan düşük sayısının arttığı ve çocuklarında öğrenme bozukluğu görülebileceği belirtilmektedir (29). Bütün bu nedenlerden dolayı özellik- le şiddetli oligospermi veya azospermisi olan hastalarda ICSI öncesi mutlaka Y kromozom mikrodelesyon analizi yapılmalıdır. Ailelere sahip olacakları erkek çocukların sub- fertil olabileceği ve bu çocukların cinsel olgunlaşma dö- nemlerinin takibi önerilmelidir.
1. Esteves SC1, Chan P. A systematic review of recent clinical practice guidelines and best practice statements for the evaluation of the in- fertile male. Int Urol Nephrol 2015; 47: 1441–1456.
2. Kamali M, Baghestani AR, Kashfi F, Kashani H, Tava- johi S, Amircha- gmaghi E. A survey on infertility in Royan Institute. Int J Fertil Steril 2007; 1: 23–26.
3. Gimenes F, Souza RP, Bento JC, Teixeira JJ, Maria-Engler SS, Bonini MG, Consolaro ME. Male infertility: a public health issue caused by sexually transmitted pathogens. Nat Rev Urol 2014; 11: 672–87.
4. Brugh VM, 3rd, Lipshultz LI. Male factor infertility: Evaluation and management. Med Clin North Am 2004; 88: 367–385.
5. World Health Organization. WHO Manual for the Standardised Inves- tigation and Diagnosis of the Infertile Male. Cambridge: Cambridge University Press, 2000.
6. M. M. Matzuk, D.J. Lamb, The biology of infertility: research advances and clinical challenges, Nat. Med 2008; 1197–1213.
7. A. Massart, W. Lissens, H. Tournaye, K. Stouffs, Genetic causes of sper- matogenic failure, Asian J. Androl 2012; 14: 40–48.
8. Lahn BT and Page D. Functional coherence of the human Y chromo- some. Science 1998; 278: 675–680.
9. Seda O, Liska F, Sedova L . Sex Determination. Multimedia E-textbook of Medical Biology, Genetics and Genomics. Czech Republic: Institute of Biology and Medical Genetics of the First Faculty of Medicine of Charles University and the General Teaching Hospital; 2005.
10. Tiepolo L. and Zuffardi O. Localization of factors controlling spermato- genesis in the nonfluorescent portion of the human Y chromosome long arm. Hum. Genet 1976; 34: 119–124.
11. M. Simoni, E. Bakker, C. Krausz. EAA/EMQN best practice guidelines for molecular diagnosis of y chromosomal microdeletions. State of the art 2004. Int J Androl 2004; 27: 240–249.
12. Vogt, P. H., Edelmann, A., Kirsch, S., Henegariu, O., Hirschmann, P., Kie- sewetter, F. et al. Human Y chromosome azoospermia factors (AZF) mapped to different subregions in Yq11. Human Molecular Genetics 1996; 5: 933–943.
13. Krausz, C., Quintana-Murci, L. & McElreavey, K. Prognostic value of Y deletion analysis: what is the clinical prognostic value of Y chromo- some microdeletion analysis? Human Reproduction 2000; 15: 1431–
1434.
14. Kamp, C., Huellen, K., Fernandes, S., Sousa, M., Schlegel, P. N., Mielnik, A. et al. High deletion frequency of the complete AZFa sequence in men with Sertoli-cell-only syndrome. Molecular Human Reproduction 2001;
7: 987–994.
15. Ma K, Inglis JD, Sharkey A, Bickmore WA, Hill RE, Prosser EJ, Speed RM, Thomson EJ. A Y chromosome gene family with RNA-binding protein homology: candidates for the azoospermia factor AZF controlling sper- matogenesis. Cell 1993; 75: 1287–1295.
16. Prosser J, Inglis JD, Condie A, Ma K, Kerr S, Thakrar R, Taylor K, Cameron JM, Cooke HJ. Degeneracy in human multi-copy RBM (YRRM), a candi- date spermatogenesis gene. Mammal. Genome 1996; 7: 835–842.
17. Elliott DJ, Millar MR, Oghene K, Ross A, Kiesewetter F, Pryor J, McIntyre M, Hargreave TB, Saunders PT, Vogt PH, Chandley AC and Cooke H.
Expression of RBM in the nuclei of human germ cells is dependent on a critical region of the Y chromosome long arm. Proc Natl Acad Sci U S A 1997; 94: 3848–3853.
18. Elliott DJ. RBMY genes and AZFb deletions. J Endocrinol Invest 2000;
23: 652–658.
19. Krausz, C., Hoefsloot, L., Simoni, M. & Tuttelmann, F. EAA/EMQN best practice guidelines for molecular diagnosis of Y-chromosomal mi- crodeletions: state-of-the-art 2013. Andrology 2014; 2: 5–19.
20. Foresta, C., Moro, E. & Ferlin, A. Y chromosome microdeletions and al- terations of spermatogenesis. Endocr. Rev 2001; 22: 226–239.
21. Vogt PH. AZF deletions and Y chromosomal haplogroups: history and update based on sequence. Hum Reprod Update 2005; 11: 319–336.
22. Repping S, Skaletsky H, Brown L, van Daalen SK, Korver CM, Pyntikova T, Kuroda-Kawaguchi T, de Vries JW, Oates RD, Silber S et al. Poly- morphism for a 1.6-Mb deletion of the human Y chromosome persists through balance between recurrent mutation and haploid selection.
Nat Genet 2003; 35: 247– 251.
Kaynaklar
ERKEK ÜREME SAĞLIĞI Derleme
128
23. Kuroda-Kawaguchi T, Skaletsky H, Brown LG et al: The AZFc region of the Y chromosome features massive palindromes and uniform recur- rent deletions in infertile men. Nat Genet 2001; 29: 279–286.
24. Repping S, van Daalen S, Brown L et al: High mutation rates have driv- en extensive structural polymorphism among human Y chromosomes.
Nat Genet 2006; 38: 463–467.
25. Lynch M, Cram DS, Reilly A, et al. The Y chromosome gr/gr subdeletion is associated with male infertility. Mol Hum Reprod 2005; 11: 507–512.
26. Shahid M, Dhillon VS, Khalil HS, Sexana A, Husain SA. Associations of Y-chromosome subdeletion gr/gr with the prevalence of Y-chromo- some haplogroups in infertile patients. European Journal of Human
Genetics 2011; 19: 23–29.
27. Lu C, Zhang J, Li Y et al: The b2/b3 subdeletion shows higher risk of spermatogenic failure and higher frequency of complete AZFc deletion than the gr/gr subdeletion in a Chinese population. Hum Mol Genet 2009; 18: 1122–1130.
28. Lahn BT, Pearson NM and Jegalian K. The human Y chromosome, in the light of evolution. Nat Rev Genet 2001; 2: 207–216.
29. Aittomaki K, Wennerholm UB, Bergh C, et al. Safety issues inassisted reproduction technology-Should ICSI patients have genetic testing be- fore treatment? A practical proposition to help patient information.
Hum Reprod 2004; 19: 472–476.
